絞車傳動裝置設(shè)計 2013最新模板

1、 南京大學(xué) 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書題 目：絞車傳動裝置院 系：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：車輛工程姓 名：年 級：11車輛工程（統(tǒng)）指導(dǎo)教師：二零一四年十二月目 錄第一章 總體方案的確定 3第二章 傳動部件設(shè)計與計算 6第三章 齒輪的設(shè)計與校核 8第四章 軸和聯(lián)軸器材料選擇和主要零件 12第五章 主動軸的設(shè)計 18第六章 從動件的設(shè)計 23第七章 軸承的校核27第八章 鍵及聯(lián)軸器的選擇 28第九章 箱體及附件的設(shè)計 28 第十章 參考文獻(xiàn)30第1章 總體方案的確定計算步驟與說明結(jié)果1.1 任務(wù)分析、傳動方案擬訂絞車卷筒,具體參數(shù)如下表1工作參數(shù)表1卷筒圓周力F/N7500卷筒轉(zhuǎn)速n(r/min)55卷

2、筒直徑D mm400工作間隙每隔2分鐘工作一次，停機(jī)5分鐘工作年限10批量大批注:總傳動比誤差為+5%,轉(zhuǎn)動可逆轉(zhuǎn)，間歇工作，載荷平穩(wěn)；起動載荷為名義載荷的1.25倍。 1電動機(jī)；2聯(lián)軸器； 3圓柱斜齒輪減速器；4開式齒輪；5卷筒1.2、選擇電動機(jī)根據(jù)選擇的傳動方案選擇電動機(jī)的類型、功率和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中確定電動機(jī)具體型號和尺寸。1.2.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇電動機(jī)有交流電動機(jī)和直流電動機(jī)之分。一般工廠都選用三相交流電，因而采用交流電動機(jī)。由設(shè)計指導(dǎo)書知應(yīng)選用Y系列三相異步電動機(jī)。1.2.2. 確定電動機(jī)所需的工作功率:=所以： =其中F為卷筒圓周力的有效功率，由已知條件可以得到為卷

3、筒效率，為電動機(jī)至輸出軸傳動裝置的總效率，包括軸承，圓柱齒輪傳動及聯(lián)軸器，電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率為：= 由表9.4可以查到=0.97、=0.96、=0.99、=0.96 =0.98，=0.96則：= =0.82又已知卷筒卷速n為55r/min,卷筒直徑D為400 mm,故電動機(jī)所需的工作功率為: =（F×n××D）/（60×1000×1000× ）=10.3kw123. 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 =55 r/min按推薦的合理傳動比范圍，取單級齒輪傳動比 i=35,則總傳動比的范圍為=925故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍

4、為 = ×=（925）×55r/min =4951375r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min,再根據(jù)計算出的容量，考慮到起動載荷為名義載荷的1.25倍，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量及價格等因素,為使傳動比裝置結(jié)構(gòu)比較好,決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)。由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書選定電動機(jī)的主要性能如下表：電動機(jī)型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速Y180L-615kw1000r/min970r/min 聯(lián)軸器效率減速器齒輪效率軸承效率開式齒輪效率卷筒軸的軸承效率卷筒的效率=0.82=10.3Kw=4951375r/min電動機(jī)型

5、號為：Y180L-6=970 r/min第2章 傳動部件設(shè)計與計算2.1.計算總傳動比并分配各級傳動比電動機(jī)確定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計算傳動裝置的總傳動比。電動機(jī)確定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計算傳動裝置的總傳動比。 總傳動比 i = /=970/55=17.6根據(jù)分配傳動比的原則，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊可查得，單級減速器的傳動比:35開式齒輪的傳動比:,因此可以分配=4，=4.4。 2.2計算傳動裝置及各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）各軸的轉(zhuǎn)速I軸 = =970r/min 軸 =970/4=242r/min軸（輸出軸） =242/4.4=55 r/min

6、 （2）各軸的輸入功率I軸 =10.30.97=10.0kwII軸 =10.0×0.96×0.99=9.5 kwIII軸（輸出軸） =9.5×0.99×0.96=9.0 kw（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)距電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距為=9.55×=9.55××10.3/970=1.01×N.mm I軸 =10.01××0.97=9.70×N.mmII軸 =9.70××0.96×3.5=3.26×N.mmIII軸（輸出軸）=3.26××0.99

7、15;0.96×4.4=1.36×N.mm最后將所計算的結(jié)果填入下表：各軸參數(shù)表參 數(shù)軸 名電動機(jī)軸軸 軸軸轉(zhuǎn) 速r/min97097024255功率Kw10.310.09.59.0轉(zhuǎn)矩N·mm1.01×9.70×3.26×1.36×2.3軸的初步計算：軸選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理.C值查表得118106,可選C=100.由軸的設(shè)計公式得：由于上式求出的直徑，只宜作為承受轉(zhuǎn)距作用的軸段的最小直徑。當(dāng)軸上開有鍵槽時， 應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱。當(dāng)直徑d100 mm時，單鍵應(yīng)增大5%7%，雙鍵應(yīng)增大10%15%。所以：取28

8、mm,取37mm,取58mmi =17.6=4=4.4=970r/min=242r/min=55/min =10.0kw=9.5kw=9.0kw=1.01×N.mm=9.70×N.mm=3.26×N.mm=1.36×N.mm取28mm取37mm取58mm第三章 齒輪的設(shè)計與校核3.1.減速齒輪傳動的設(shè)計計算3.1.1選擇材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù)：由表11.8，選擇小齒輪材料40鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為220250HBS，大齒輪材料45鋼正火，硬度為170210HBS；參考表11.20，可選精度等級為8級.要求齒面粗糙度Ra3.26.3.因=4取=28

9、，= ·=4×28=112取=112實(shí)際傳動比 U=/=112/28= 4在傳動比范圍內(nèi)。3.1.2確定設(shè)計準(zhǔn)則 由于該減速器為閉式軟齒面?zhèn)鲃親BS350,所以齒面點(diǎn)蝕為主要失效形式，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計算，確定齒輪的你主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。3.1.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計:計算公式按式11.36 （1） 轉(zhuǎn)矩、載荷系數(shù)K、齒寬系數(shù)、螺旋角取=9.933，軟齒面齒輪，對稱安裝，由表11.19=0.81.4取=1。由表11.10取載荷系數(shù)K=1.1，初選螺旋角=。（2） 彈性系數(shù)由表11.11查得=189.8(3) 許用接觸應(yīng)力= 5

10、50Mpa，=520Mpa。由表11.9查取安全系數(shù)=1 N2=N1/i1=0.89 x 10*8 查圖11.28得=1.07，=1.12由式11.15可得： =588.5Mpa=582.4Mpa 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入以上公式得: =67mm 由表11.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) （6）確定中心距a和螺旋角 圓整后取a=181mm 圓整中心距后確定的螺旋角 此值與初選值相差不大，不必重新計算3.2 主要尺寸計算 b=172.46mm=72.46mm 取=72mm； /b=1.3.1.3 3.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核（1） 當(dāng)量齒數(shù) （2） 齒形系數(shù)查表11.12得 , (3) 應(yīng)力修正系數(shù) 查表11.13得 ，（

11、3） 許用彎曲應(yīng)力由圖11.26查得MPa，MPa由表11.9 由圖11.27 =1由式11.16 故 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格 3.4驗(yàn)算齒輪的圓周速度 由表11.21可知 選8級精度是合適的3.5齒輪幾何尺寸計算 小齒輪： 齒根圓只鍵槽底部的距離所以主動軸采用實(shí)體式齒輪結(jié)構(gòu)大齒輪： 由于 所以采用腹板式結(jié)構(gòu) =28=112K=1.1=1=588.5Mpa=582.4Mpa=80mm=72mmd1=72.46mmd2=289.86mm=55.15Mpa=52.70Mpa第4章 軸和聯(lián)軸器材料選擇和主要零件4.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選45鋼，正火處理。根據(jù)許用切應(yīng)力強(qiáng)度極限估計軸的最小直徑，

12、在前面設(shè)計選擇聯(lián)軸器的時候進(jìn)行過初步計算。軸的初步計算知：取30mm，取40mm，取70mm由齒輪的初步設(shè)計可以看出，對小齒輪采用齒輪軸，對大齒輪采用腹板式。根據(jù)條件軸需要有如下基本的零件: 聯(lián)軸器一個,軸承端蓋兩個，調(diào)整環(huán)一個，軸承一對，齒輪一個。根據(jù)條件軸需要有如下基本的零件:軸承端蓋兩個，調(diào)整環(huán)一個，軸承一對，齒輪一個。對輸出軸軸需要如下基本的零件:軸承端蓋兩個，調(diào)整環(huán)一個，軸承一對，齒輪一個.對與四個軸相關(guān)的零件可列表如下: 表4-1 與軸相聯(lián)接的零件零件軸軸承軸承端蓋調(diào)整環(huán)或套筒齒輪聯(lián)軸器軸一對兩個一個一個一個軸一對兩個套筒兩個兩個無軸一對兩個套筒兩個一個無4.2聯(lián)軸器的選擇與校核4

13、.2.1聯(lián)軸器的選擇按工作情況,轉(zhuǎn)速高低,轉(zhuǎn)矩大小及兩軸對中情況選定聯(lián)軸的類型.連接電動機(jī)和減速器的聯(lián)軸器,為了減小起動轉(zhuǎn)矩,應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和良好的減震性能.但在本設(shè)計中傳遞的轉(zhuǎn)矩較小,所以也可選擇剛性聯(lián)軸器.可選擇GT30對中榫凸緣聯(lián)軸器. 4.2.2聯(lián)軸器的校核 1.聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 選擇工作情況系數(shù)K查表可得取K=1.7, 2.選擇聯(lián)軸器的型號 查手冊可得,選擇用GT30凸圓型聯(lián)軸器，其許用轉(zhuǎn)矩=500Nm，軸孔直徑為30mm.符合要求。取30mm取40mm取70mm聯(lián)軸器符合要求4.1選擇材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計書表6-3、表6-6，選擇小齒輪材料45鋼調(diào)質(zhì)，

14、硬度為220250HBS， 大齒輪選用45鋼正火，硬度170210HBS。參考機(jī)械設(shè)計課本中表6-5可選精度等級為9級，要求表面粗糙度6.3. 。4.2確定設(shè)計準(zhǔn)則 由于該減速器為閉式軟齒面?zhèn)鲃親BS350,所以齒面點(diǎn)蝕為主要失效形式，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計算，確定齒輪的你主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。4.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計:計算公式按式11-36 (1)轉(zhuǎn)矩=1.64×N.mm (2)載荷系數(shù)K 查表11.10，取K=1.1 （3）齒數(shù)，螺旋角，齒寬系數(shù)因=5取=30，= ·=4×30=120實(shí)際傳動比 U=/=120/30

15、= 4在傳動比范圍內(nèi)。初選螺旋角=15因單級圓柱齒輪為對稱布置，而齒輪表面又為軟齒面，由表11.19選取=1.（4）彈性系數(shù) 由表11.11查得 =189.8（5）許用接觸應(yīng)力 由圖11.25查得= 550Mpa，=520Mpa。 由表11.9查取安全系數(shù)=1 N2=N1/i1=0.89 x 10*8 查圖11.28得=1.07，=1.12由式11.15可得： =588.5Mpa=582.4Mpa 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入以上公式得: =68.80mm 由表11.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) （6）確定中心距a和螺旋角 圓整后取a=190mm 圓整中心距后確定的螺旋角 此值與初選值相差不大，不必重新計算 4.4主要尺寸

16、計算 b=177mm=77mm 取=77mm； /b=1.3.1.3 4.5按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核（4） 當(dāng)量齒數(shù) （5） 齒形系數(shù)查表11.12得 , (3) 應(yīng)力修正系數(shù) 查表11.13得 ，（6） 許用彎曲應(yīng)力由圖11.26查得MPa，MPa由表11.9 由圖11.27 =1由式11.16 故 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格 4.6驗(yàn)算齒輪的圓周速度 由表11.21可知 選9級精度是合適的 4.6齒輪幾何尺寸計算 小齒輪： 齒根圓至鍵槽底部的距離X=14>22.5所以主動軸采用實(shí)體式齒輪結(jié)構(gòu)大齒輪： 由于 所以采用腹板式結(jié)構(gòu) 第5章 主動軸的設(shè)計 5.1 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條

17、件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表16.1查得強(qiáng)度極限，再由表16.3得許用彎曲因應(yīng)力 5.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 據(jù)表16.2得 C =，又由式16.2得 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽的存在，故直徑加大，取為24.7827.3mm,由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)值25mm 5.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動，軸承初選向心角接觸球軸承7207AC，d=35mm,D=72mm,B=17mm。 5.4設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 由于設(shè)計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。（1） 確定軸上零件位置和固

18、定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形式，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定形式。齒輪從軸的左端裝入，齒輪的左端用套筒定位，右端用軸肩固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝=20=100K=1.676=588.5Mpa=582.4Mpa=75mm=70mm=77mm=310mm=113.26Mpa=107.2Mpad=30mm于齒輪兩側(cè)，其軸向用軸肩和軸承端蓋固定，周向采用過盈配合固定。（2） 確定各軸段直徑 軸段1直徑最小，d1=30mm；考慮到要對安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時為了能很順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，

19、故軸段2的直徑：d2=35mm；用相同的方法確定軸段3、4的直徑d3、d4分別為：40mm、50mm；為了便于拆卸左軸承，可查7207AC型向心角接觸球軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=42mm，d6= d2=35mm。確定各軸段的長度：齒輪輪轂寬度為4048mm，取為48mm,為保證齒輪固定可靠，軸段3的長度應(yīng)略 微短于齒輪輪轂的寬度，取為46mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)有一段間距，取間距為15mm； 選用6201類型軸承，軸承直徑35，寬度11mm，L2=26，L3=46，L4=10，L5=5，L6=11，軸承支點(diǎn)距離L=87mm. 套筒寬度為15mm查閱

20、手冊得聯(lián)軸器型號為GYH3 公稱轉(zhuǎn)矩為112N.m,許用轉(zhuǎn)速為9500r/min ,軸孔直徑為28mm 5.5按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 （1）畫出軸的受力圖 （2）作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)反力為 1截面處彎矩： 1截面處彎矩： （3） 作垂直面里的彎矩圖（4） 1截面右側(cè)面彎矩為 1截面左側(cè)面彎矩為 2截面處彎矩為 （4）作合成彎矩圖 1截面 2截面 （5）作轉(zhuǎn)矩圖 =9.55×=9.55××10.4/970=1.02×N.mm (6)求當(dāng)量彎矩 因減速器傳動可逆，故修正系數(shù)=1 1截面 139613 111242 7）確定危險截面及校核強(qiáng)度 由圖可看出，

21、1,2截面所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎 ，且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險截面，但軸徑故也應(yīng)對2截面校核。 13.4 25.9 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設(shè)計的軸有足夠強(qiáng)度，并有一定裕度。 彎矩圖，受力圖見后頁1第6章 從動軸設(shè)計 6.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表16.1查得強(qiáng)度極限，再由表16.3得許用彎曲因應(yīng)力 6.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 據(jù)表16.2得 C =，又由式16.2得 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽的存在，故直徑加大，取為36.140.8mm,由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)值40mm 6

22、.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動，軸承初選向心角接觸軸承7210AC，d=50mm,D=90mm,B=20mm。 6.4設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 由于設(shè)計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。（1） 確定軸上零件位置和固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形式，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定形式。齒輪從軸的右端裝入，齒輪的右端用套筒定位，左端用軸肩固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝于齒輪兩側(cè)，其軸向用軸肩和軸承端蓋固定，周向采用過盈配合固定。（3） 確定各軸段直徑軸段1直徑最小，d1=45mm；考慮到要對安裝

23、在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時為了能很順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故軸段2的直徑：d2=50mm；用相同的方法確定軸段3、4的直徑d3、d4分別為：55mm、65mm；為了便于拆卸左軸承，可查7210AC型向心角接觸球軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=57mm，d6= d2=50mm。確定各軸段的長度： kk 齒輪輪轂寬度為70mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長度應(yīng)略微短于齒輪輪轂的寬度，卻為68mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)有一段間距，取改間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔內(nèi)（軸承寬度20mm），并考

24、慮軸承的潤滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長度為20mm，軸承支點(diǎn)距離mm,根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一段距離的要求，取l=75mm；查閱聯(lián)軸器相關(guān)資料取l=75mm；在軸段1、3上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊得到。 6.5按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 （1）畫出軸的受力圖 （2）作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)反力為 1截面處彎矩： 1截面處彎矩： （3）作垂直面里的彎矩圖 1截面右側(cè)面彎矩為 1截面左側(cè)面彎矩為 -5102.5 2截面處彎矩為 -2355（4）作合成彎矩圖 1截面 89261.0

25、 114681.3 2截面 =41197.4 （5）作轉(zhuǎn)矩圖 =9.55×=9.55××9.688/277=3.3×N.mm(6)求當(dāng)量彎矩 因減速器傳動可逆，故修正系數(shù)=1 1截面 349359 332561 7）確定危險截面及校核強(qiáng)度 由圖可看出，1,2截面所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎 ，且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險截面，但軸徑故也應(yīng)對2截面校核。 21MPa 20MPa 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設(shè)計的軸有足夠強(qiáng)度，并有一定裕度。 d=40mmd1=45mmd2=50mmd3=55mmd4=65mmd5=57mmmm75mm75mm 第7章

26、軸承的校核7.1、軸承類型的選擇根據(jù)載荷條件、承載轉(zhuǎn)速、調(diào)心性能、安裝及拆卸要求、經(jīng)濟(jì)性等條件。初步選定角接觸球軸承中的7207AC和7210AC型。計算步驟與說明計算結(jié)果 （1）7207AC型校核 查手冊得 軸承的預(yù)期壽命 查表17.8 動載荷系數(shù) 所以 當(dāng)量動載荷 取 所以所選軸承滿足條件 （2）7210AC型校核 因?yàn)閺膭虞S上當(dāng)量動載荷與主動軸上一樣，而且轉(zhuǎn)速低于主動軸，所以7210AC型定滿足要求。 第8章 鍵及聯(lián)軸器的選擇8.1 鍵的選擇 鍵應(yīng)該選擇平鍵A型，查表得：主動軸段1鍵槽寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長l為60mm；主動軸段3鍵槽寬b為12mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長l為70mm；從動軸段1鍵槽寬b為14mm，鍵高h(yuǎn)為9mm，鍵長l為65mm；從動軸段3鍵槽寬b為16mm，鍵高h(yuǎn)為10mm，鍵長l為60mm；8.2 聯(lián)軸器的選擇半聯(lián)軸器的材料常用45、20Cr鋼，也可選用ZG27050